1、第五章 加工工藝過程的基本知識(shí),5.1 基本概念 5.1.1 生產(chǎn)過程和工藝過程 1.生產(chǎn)過程:將原材料轉(zhuǎn)變成產(chǎn)品的全部過程。 技術(shù)準(zhǔn)備過程:包括產(chǎn)品投產(chǎn)前的市場(chǎng)調(diào)查、預(yù)測(cè)、新產(chǎn)品鑒定、工藝設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化審查等。 工藝過程:生產(chǎn)過程中直接改變?cè)牧希ɑ蛎鳎┑男螤睢⒊叽?、相互位置關(guān)系及性能，使之成為產(chǎn)品的過程。(包括:鑄造) 工藝規(guī)程:將合理的工藝過程 編寫成的帶有法規(guī)性特點(diǎn)的技術(shù)文件 （如：工藝路線卡、工藝過程卡、工序卡,用以 指導(dǎo)生產(chǎn)）,生產(chǎn)技術(shù)水平的標(biāo)志。 輔助生產(chǎn)過程:指為了保證基本生產(chǎn)過程的正常進(jìn)行所必須的輔助生產(chǎn)活動(dòng)。如工藝裝備制造、能源供應(yīng)、設(shè)備維修等。 生產(chǎn)服務(wù)過程:指原材料的組

2、織、運(yùn)輸、保管、儲(chǔ)存、供應(yīng)及產(chǎn)品包裝、銷售等過程。,2.工藝過程的組成 工序：指一個(gè)（或一組工人）在同一臺(tái)機(jī)床上或在同一個(gè)工作地點(diǎn)對(duì)一個(gè)或一組工件連續(xù)完成的那部分工藝過程。 工步：指在一個(gè)工序中，當(dāng)工件的加工表面、切削刀具和切削用量中的轉(zhuǎn)速與進(jìn)給量均保持不變時(shí)所完成的那部分工序。 構(gòu)成工步的要素： 加工面、刀具、切削用量均不變（不含ap）。 走刀：刀具從被加工表面每切去一層余量，就稱作一次走刀。（有些工步由于余量太大，需要同一把刀具在相同轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量下，對(duì)同一表面進(jìn)行多次切削，每次切削稱為一次走刀。） 安裝：工件經(jīng)一次裝夾（定位+夾緊）后所完成的那部分工序稱為安裝。 工位：相對(duì)刀具或設(shè)備的固定

3、部分，工件所占有的每一個(gè)加工位置稱為工位。,5.1.2生產(chǎn)類型 根據(jù)批量大小和產(chǎn)品特征，可分為三種基本的生 產(chǎn)類型： 單件小批：產(chǎn)品常變，通用設(shè)備，工藝路線卡，技術(shù)高。 中批（批量）：產(chǎn)品周期性變換，部分專用設(shè)備，工藝規(guī)程，技術(shù)較高。 大批（大量）：長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)同一產(chǎn)品，廣泛使用專用設(shè)備，詳細(xì)的工藝規(guī)程，操作工人技術(shù)不高，調(diào)整工人技術(shù)高。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短，品種規(guī)格越來越多，多品種小批量的生產(chǎn)類型呈發(fā)展趨勢(shì)。,工件的安裝： 直接找正安裝 劃線找正安裝 夾具安裝,補(bǔ)充,單件、小批量,獲得加工尺寸的方法： 試切法： 調(diào)整法： 定尺寸刀具法： 自動(dòng)獲得法：（主動(dòng)測(cè)量

4、法）,靜調(diào)整法：用對(duì)刀塊、樣件來調(diào)整刀具位置，精度低。 動(dòng)調(diào)整法：(尺寸調(diào)整法)按試切零件進(jìn)行調(diào)整，精度高。,六 基準(zhǔn)與定位,基準(zhǔn)及其分類,用來確定零件（部件）上某些點(diǎn)線面位置時(shí)所依據(jù)的點(diǎn)、線、面,基準(zhǔn),設(shè)計(jì)基準(zhǔn),工藝基準(zhǔn),在工序圖上用以指定加工表面位置的基準(zhǔn),在加工中用做定位的基準(zhǔn),在工件上用以測(cè)量已加工表面位置的基準(zhǔn),裝配時(shí)用以確定零件在產(chǎn)品中位置的基準(zhǔn),設(shè)計(jì)圖樣上所采用的基準(zhǔn),工序基準(zhǔn),定位基準(zhǔn),測(cè)量基準(zhǔn),裝配基準(zhǔn),1.設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 軸線o-o是內(nèi)孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，端面是端面及臺(tái)階面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，內(nèi)孔表面的軸線是外圓表面40h6徑向跳動(dòng)、 B端面跳動(dòng)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。,2.工藝基準(zhǔn)：零件加工和機(jī)器裝配中

5、所采用的基準(zhǔn)。,定位基準(zhǔn)： 輔助基準(zhǔn)：非零件功能所需，僅為加工（定位、承受切削力，增加加工過程定位可靠性等）而設(shè)置 測(cè)量基準(zhǔn)： 裝配基準(zhǔn)： 工序基準(zhǔn)：工藝人員在工序圖上標(biāo)定工件尺寸和被加工表面位置時(shí)所依據(jù)的面、線和點(diǎn),其尺寸稱為工序尺寸(L)。,5.2.2基準(zhǔn)的選擇原則 1 精基準(zhǔn)的選擇,精基準(zhǔn)：使用已加工過的表面做定位基準(zhǔn)。 選擇原則: 基準(zhǔn)重合原則 即設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)相重合，消除基準(zhǔn)不重合誤差。,2,A,1,3,C,2,A,1,3,B,2,A,1,3,B,B的尺寸精度受A和C的影響,B的尺寸精度由B直接保證,（2）基準(zhǔn)統(tǒng)（同）一原則 盡可能多加工表面都用同一精基準(zhǔn)，容易保證各加工表面間的

6、位置精度。, f,n,（3）互為基準(zhǔn)：加工A表面用B表面定位，加工B表面用A表面定位，反復(fù)使用，可以保證二者間較高的位置精度（齒輪加工時(shí)用內(nèi)孔和齒面互為基準(zhǔn)，套筒類零件內(nèi)孔與外圓有較高同軸度要求時(shí)）。,（4）自為基準(zhǔn)：以加工表面自身為基準(zhǔn)，保證加工表面余量均勻，（如機(jī)床床身的磨削，光整加工時(shí)）。,（5）一般要求：用精度高、裝夾方便、穩(wěn)定的表面做定位基準(zhǔn)。,2 粗基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn)：用沒加工過的表面做定位基準(zhǔn)（毛坯表面）。 選擇原則：考慮的重點(diǎn)是使各加工表面都有足夠的余量，使加工表面與不加工表面間的尺寸、位置符合圖紙要求。,1）重要表面作為粗基準(zhǔn)：用重要的表面或加工余量小的表面作為粗基準(zhǔn)，可以保

7、證該表面加工余量均勻（有足夠的余量）（如車床床身，鑄造時(shí)作為重要表面的導(dǎo)軌面在下）,認(rèn)為銑刀運(yùn)動(dòng)方向與定位表面平行（機(jī)床精度保證）,（2）不加工表面作為粗基準(zhǔn)：用不需加工的表面，可以保證加工表面與不加工表面間的位置精度，可以保證壁厚均勻。 有幾個(gè)不需加工的表面時(shí)，選與加工的表面位置精度要求教高的。,認(rèn)為車到刀運(yùn)動(dòng)方向（軌跡）與定位表面平行（機(jī)床主軸）（機(jī)床精度保證）,用較大面積的平整表面，提高定位的精度和承受較大的切削力； 粗基準(zhǔn)一般只能用一次，避免重復(fù)使用，（很難保證使用同樣的粗基準(zhǔn)（精度差）而保證工件與機(jī)床的相對(duì)位置一致）。,5.2.3工件的定位原理,工件的安裝 （定位+夾緊 ） 1.六點(diǎn)

8、定位原則 用六個(gè)點(diǎn)來確定工件位置的方法，稱為六點(diǎn)定則。 XOY平面3個(gè)點(diǎn) XOZ平面2個(gè)點(diǎn) YOZ平面1個(gè)點(diǎn),O,X,Y,Z,3.定位分析 常用定位元件所能限制的自由度（表5-5 ）,(1)千斤頂（支承釘、小平面） (2)狹長(zhǎng)平面 (3)大平面 (4)長(zhǎng)圓柱銷(或孔) (5)短圓柱銷（或孔) (6)長(zhǎng)V形塊 (7)短V形塊 (8)長(zhǎng)圓錐銷(或孔) (9)短圓錐銷(或孔),方法： 讓工件沿著所要判斷的方向運(yùn)動(dòng)（移動(dòng)或者轉(zhuǎn)動(dòng)），如果工件和定位原件仍然在這個(gè)方向保持接觸，則該方向的自由度沒有限制，否則就限制了。 1 先判斷沒有限制的 2 注意組合定位時(shí)，聯(lián)合定位情況 3 能判斷指定定位原件所限制自由

9、度 根據(jù)加工要求設(shè)計(jì)定位方案,2.定位中的幾種情況,完全定位：必須限制工件的六個(gè)自由度。 不完全定位：工件不需要限制六個(gè)自由度的定位。 過定位：兩個(gè)或多個(gè)定位件重復(fù)限制同一自由度的定位。（盡量避免） 欠定位：需要限制的自由度定位時(shí)末被限制。（絕對(duì)不允許） （a）圖 需限制6個(gè)自由度 （b）圖 需限制5個(gè)自由度 如果工件上表面需要磨削，保證上下表面的平行度，需要限制3個(gè)自由度（此時(shí)平面上的3個(gè)支撐點(diǎn)不在同一直線上，如果它們處在同一直線上，有什么問題？）,六點(diǎn)定則應(yīng)用實(shí)例分析,加工連桿大端孔的定位 初步方案: （問題） 過定位？ 欠定位？,最終方案:,x,z,短圓柱銷,短圓柱銷,工件箱體,平面,4

10、. 夾具的基本知識(shí):將工件與機(jī)床聯(lián)結(jié)起來的一種裝置,通用夾具:三爪（四爪）卡盤 頂尖 虎鉗（適合單件小批生產(chǎn)，成本低） 專用夾具：（為加工某一零件的某一個(gè)工序而專門設(shè)計(jì)制造，適合大批大量生產(chǎn)、提高效率、降低成本）,實(shí)例1：定位心軸：工件以內(nèi)孔定位，加工外圓表面，限制幾個(gè)自由度？,4個(gè)，不需限制繞 y轉(zhuǎn)，y移動(dòng) 夾具設(shè)計(jì)如下（限5個(gè)）：（快卸）,心軸限制：沿x與z移動(dòng)，繞x與z轉(zhuǎn)動(dòng)；軸肩限制：沿y移動(dòng)。,若改用大端面定位，則軸肩加大（限制），心軸改短（限制）,專用夾具：定位元件夾緊裝置導(dǎo)向或?qū)Φ对A具體,例2：鉆孔夾具,(3)組合夾具:將常用夾具組成零件制成系列化的標(biāo)準(zhǔn)件，使用時(shí)臨時(shí)拼湊成適合

11、某一工件，某一工序的“專用”夾具，滿足多品種批量生產(chǎn)的要求,成組夾具：結(jié)合成組工藝，按零件相似性劃分成組，增加批量，小批生產(chǎn)“享受”大量生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)，根據(jù)成組夾具的思想，效率高于組合夾具 隨行夾具：生產(chǎn)線上使用，一個(gè)夾具，容易保證工件各面間的位置精度，加工效率高,5.3工藝尺寸鏈 5.3.1 尺寸鏈的概念,A,B,C,A0,計(jì)算工序尺寸,2,驗(yàn)算裝配間隙,1.工藝尺寸鏈的組成 尺寸鏈?zhǔn)且唤M相關(guān)的尺寸按一定順序排列而組成的封閉尺寸圖形（不考慮零件的具體結(jié)構(gòu)形狀，只將相關(guān)的尺寸按一定的順序排列） 環(huán)：組成尺寸鏈的各尺寸。 封閉環(huán)（終結(jié)環(huán)）A0，按加工順序間接獲得的尺寸。 確定N時(shí)注意：與加工過程有關(guān)

12、；（解尺寸鏈的關(guān)鍵） 由工序尺寸間接保證；一個(gè)尺寸鏈圖中只能有一個(gè)。,A0,A,B,C,A,B,C,A0,組成環(huán):除封閉環(huán)以外的環(huán) 增環(huán):其余組成環(huán)不變，凡因其增大封閉環(huán)也隨之增大的環(huán)(封閉性不能變)。 減環(huán):其余組成環(huán)不變，凡因其增大,封閉環(huán)反而減小的環(huán)(封閉性不能變)。,增環(huán)或減環(huán)的判別方法： 沿尺寸鏈順時(shí)針（或逆時(shí)針）順序畫箭頭，與封閉環(huán)同向的組成環(huán)為減環(huán)，反向者為增換 ( A1，A2增環(huán)；A3，A4減環(huán)),A1,A2,A3,A4,A0,5.3.2尺寸鏈計(jì)算公式（極值法:考慮極限情況，要求最嚴(yán)格，100%互換）,1.基本尺寸(所有增環(huán)尺寸之和-所有減環(huán)尺寸之和) A0A2A1 推廣：A0

13、 AA 2.極限尺寸 A0max=A2max-A1min A0min=A2min-A1max A0maxAmaxAmin A0minAminAmax (所有增環(huán)最大極限尺寸之和 - 所有減環(huán)最小極限尺寸尺寸之和),A1,A0,A2,尺寸鏈計(jì)算公式,封閉環(huán)的基本尺寸=所有增換的基本尺寸之和-所有減環(huán)的基本尺寸之和 封閉環(huán)的最大極限尺寸=所有增環(huán)的最大極限尺寸之和-所有減環(huán)的最小極限尺寸之和 封閉環(huán)的最小極限尺寸=所有增環(huán)的最小極限尺寸之和-所有減環(huán)的最大極限尺寸之和 封閉環(huán)的上偏差=所有增環(huán)上偏差之和-所有減環(huán)下偏差之和 封閉環(huán)的下偏差=所有增環(huán)下偏差之和-所有減環(huán)上偏差之和,T(A0)=T(A

14、i)+ T(Aj) = T(A) I=m J=n,6 封閉環(huán)的公差等于各組成環(huán)公差的和 可見：提高封閉環(huán)的精度 減少組成環(huán)的數(shù)量 提高組成環(huán)的精度,作業(yè)：推導(dǎo)此公式,5.3.3 解尺寸鏈實(shí)例例1 換算表面尺寸,解： 畫尺寸鏈圖(如圖) 確定封閉環(huán)及增減環(huán)：A3 封閉環(huán), A1 增環(huán)，A2 減環(huán) 計(jì)算：A2 基本尺寸：A0=A3A1-A2， A2A1-A016-106 極限偏差：es(A0)es(A1)-ei(A2) , ei(A2)es(A1)-es(A0)0 -0.11-0.11 ei(A0) ei(A1)-es（A2） es(A2)ei(A1)-ei(A0)-0.11-(-0.11)0 A

15、26-0.11,右圖，先加工上下端面 ，得 A116-0.11,然后鉆孔、鏜孔得尺寸A2，以A1及A2來保證A3，A3100.11，求 A2？,- 0.11,封閉環(huán)、增環(huán)照寫;減環(huán)基本尺寸加一負(fù)號(hào)，上下偏差上下顛倒變號(hào);同一列增環(huán)加減環(huán)等于封閉環(huán)。,基本尺寸,上偏差,下偏差,增環(huán),減環(huán),封閉環(huán),16,0,- 0.11,-A2,-ei(A2),- es(A2),10,+0.11,- 0.11,所以 A2=60,A116-0.11, A3100.11,例2 滲碳（氮）與鍍層厚度問題,有一批軸套需鍍鉻，要求鍍后外徑尺寸為 28-0.045，鍍層厚度為0.0250.040(如圖)， 設(shè)備可控鍍層厚度，

16、鍍后不再加工。試求軸套 外徑的鍍前尺寸。,0,例2 解： 畫尺寸鏈圖（如圖，取半徑） 確定封閉環(huán)：鍍后尺寸為封閉環(huán) N L1 、L2 均為增環(huán) 計(jì)算： L1 L2 和 N已知，經(jīng)計(jì)算后， L1為14-0.0475 ， 軸套外徑的鍍前尺寸為28-0.095 。,-0.080,-0.0400,例3 尺寸公差調(diào)整,180.09不便測(cè)量，需測(cè)A1,計(jì)算得： A1= 220.01 A1尺寸車床加工困難，故增大A1 (封閉環(huán)的公差等于各組成環(huán)公差的和)將A2=400.08改為400.04, 則A1為220.05,180.09 N A1,400.08 A2,N A1,A2,例4 分組裝配法,要求側(cè)隙N=0.

17、05，A=20+0.084 實(shí)際N0.084,但0.084又不宜縮小。 措施： 配制法（無互換性） 分組裝配法（分3組） 尺寸A（分組） a. 20+0.03 b. 20+0.06 c. 20+0.084 尺寸B （計(jì)算） a . 200 b. 20+0.03 c .20+0.060 3組對(duì)應(yīng)裝配，可滿足要求。（本組內(nèi)互換）,0,+0.03,+0.060,-0.02,+0.01,+0.034,0,+0.06,0,某帶槽軸如圖。先車加工到尺寸300-0.06，然后銑鍵槽50-0.05。但后來發(fā)現(xiàn)軸細(xì)了，就采用了電鍍修復(fù)的方法：在軸上電鍍一層0.150.25mm的鉻（槽內(nèi)不鍍），然后磨削到尺寸30

18、0+0.15，求磨削后的鍵槽尺寸X（要有步驟）。,下圖為一個(gè)齒輪軸的截面圖，齒輪材料為45鋼，熱處理要求為HRC40-45。由于熱處理后硬度較高而不宜銑削，所以鍵槽必須在熱處理前加工出來，因此其加工順序?yàn)椋海?）車外圓，A1=70.50-0.1 ;（2） 銑鍵槽至尺寸H1 ; （3） 熱處理：HRC40-45 ; （4）磨外圓：A2=700-0.060 ; 磨外圓后要求控制鍵槽深度的尺寸H2=600-0.30,求H1。 （ 要求： 單獨(dú)畫出尺寸鏈圖，并指出哪一個(gè)尺寸為封閉環(huán)。）,作業(yè)：書上各題求解,5.4 工藝過程設(shè)計(jì)的意義與步驟,5.4.1 意義 工藝規(guī)程（工藝過程的文件表達(dá)）是指導(dǎo)生產(chǎn)的技術(shù)文件，是理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)綜合的創(chuàng)造性思維成果，是一個(gè)企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的標(biāo)志。 5.4.2原則與步驟 1.原則： （1）保證產(chǎn)品質(zhì)量 （2）提高生產(chǎn)率 （3）降低成本 （4）充分利用本企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)條件（設(shè)備、人才） （5）盡可能采用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)工藝技術(shù)和經(jīng)驗(yàn) （6）改善勞動(dòng)條件,2.工藝過程設(shè)計(jì)的原始資料（依據(jù)） 產(chǎn)品裝配圖和零件圖； 零件生產(chǎn)類型； 毛坯和半成品的有關(guān)資料； 生產(chǎn)